[发明专利]多栅器件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种多栅器件的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，随着工艺节点逐渐减小，后栅(gate-last)工艺得到了广泛应用，来获得理想的阈值电压，改善器件性能。但是当器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)进一步下降时，即使采用后栅工艺，常规的MOS场效应管的结构也已经无法满足对器件性能的需求，多栅器件作为常规器件的替代得到了广泛的关注。

鳍式场效应晶体管(Fin FET)是一种常见的多栅器件，图1示出了现有技术的一种鳍式场效应晶体管的立体结构示意图。如图1所示，包括：半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有凸出的鳍部14，鳍部14一般是通过对半导体衬底10刻蚀后得到的；介质层11，覆盖所述半导体衬底10的表面以及鳍部14的侧壁的一部分；栅极结构12，横跨在所述鳍部14上，覆盖所述鳍部14的顶部和侧壁，栅极结构12包括栅介质层(图中未示出)和位于栅介质层上的栅电极(图中未示出)。对于Fin FET，鳍部14的顶部以及两侧的侧壁与栅极结构12相接触的部分都成为沟道区，即具有多个栅，有利于增大驱动电流，改善器件性能。

现有技术的多栅器件的形成方法，包括：

请参考图2，提供基底20，在所述基底20表面形成有图形化的光刻胶层21。

请参考图3，以所述图形化的光刻胶层21为掩膜，刻蚀所述基底20，形成凸出的鳍部23。

然而，现有技术形成的多栅器件的鳍部23的特征尺寸较大，器件性能改善不大。

更多关于多栅器件的形成方法请参考专利号为“US7868380B2”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种形成具有更小特征尺寸的鳍部、器件性能好的多栅器件的形成方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种多栅器件的形成方法，包括：

提供基底，所述基底包括氧化层和形成在所述氧化层表面的半导体薄膜；形成位于所述半导体薄膜表面的图案层，所述图案层具有第一开口；

形成位于所述第一开口的侧壁的侧墙；

去除所述图案层；

在去除所述图案层后，刻蚀所述半导体薄膜、形成与所述侧墙相对应的牺牲层；

形成位于所述牺牲层的两侧的鳍部。

可选地，所述半导体薄膜的材料为SiGe或SiC。

可选地，所述鳍部的材料为Si。

可选地，所述鳍部的特征尺寸为1-8nm。

可选地，所述鳍部的形成工艺为选择性外延生长工艺。

可选地，所述选择性外延生长工艺的参数为：压力0.1-0.3Torr，温度1500-1800℃，流量为150-300sccm的SiH₂Cl₂，流量为20-50sccm的HCl，流量为10-20SLM的H₂。

可选地，所述侧墙的宽度为4-20nm。

可选地，所述图案层的材料为SiON。

可选地，所述图案层的形成工艺为等离子体沉积工艺。

可选地，所述侧墙的材料为SiN或多晶硅。

可选地，还包括：形成位于所述半导体薄膜表面的硬掩膜层，所述图案层形成在所述硬掩膜层表面。

可选地，所述硬掩膜层的材料为氧化硅。

可选地，所述硬掩膜层的形成工艺为热氧化工艺或化学气相沉积工艺。

可选地，还包括：在所述鳍部形成后，去除所述硬掩膜层和牺牲层。

可选地，去除所述牺牲层采用的工艺为刻蚀工艺，所述刻蚀工艺的参数为：温度600-800℃，压力为1个大气压，流量为150-300sccm的HCl，流量为15-30SLM的H₂。

可选地，还包括：对所述鳍部进行氧化工艺和退火工艺。

可选地，所述氧化工艺的参数范围为：在温度为600℃-800℃的环境下，通入O₂，氧化时间为2-4min。

可选地，所述退火工艺的参数范围为：在温度为600℃-800℃的环境下，通入N₂，退火时间为2-4min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：